張集礦層滑構(gòu)造的預測探討

李艷軍

摘 要：張集礦處于淮南煤田南北推覆構(gòu)造下方，受到過近南北方向構(gòu)造擠壓應力場作用，同時礦區(qū)又位于陳橋背斜東南傾伏端，因而層滑造成的異常區(qū)非常發(fā)育。根據(jù)張集礦所處的特殊構(gòu)造位置及層滑構(gòu)造的發(fā)育規(guī)律，提出了張集礦層滑構(gòu)造的初步預測方法：根據(jù)構(gòu)造位置進行預測，根據(jù)層滑構(gòu)造的展布特征進行預測，根據(jù)層滑構(gòu)造的類型進行預測。

關(guān)鍵詞：層滑構(gòu)造；斷層極點；異常區(qū)預測

一、層滑構(gòu)造的表現(xiàn)形式和特征

（一）揉皺型層滑構(gòu)造

張集礦發(fā)育的揉皺型層滑構(gòu)造主要有頂滑底褶式、底滑頂褶式、層內(nèi)滑褶式、穿刺構(gòu)造等。

1、底滑頂褶式表現(xiàn)為煤層底板堅硬較為平整成為滑脫面，煤層頂板較軟隨煤層一起褶皺。褶皺自煤層頂板向底板方向逐漸減弱，并趨漸消失，煤層頂板起伏不平，形成壓頂現(xiàn)象，使煤層變薄。2、頂滑底褶式與底滑頂褶式在總體形態(tài)上有相似特點，所不同的是煤層頂板巖性堅硬，保持平整成為滑脫面，底板巖性較軟發(fā)生強烈揉皺，使得煤層底板起伏不平，煤層缺失或變薄，形成底鼓現(xiàn)象。3、層內(nèi)滑褶式煤層頂?shù)酌嫔暇嬖诿黠@的滑脫面，夾于上下滑面間煤層強烈揉皺，頂?shù)装逡舶l(fā)生不同程度的變形。4、穿刺構(gòu)造煤層頂?shù)装?，尤其是偽頂，在揉皺型層滑?gòu)造過程中，沿層滑面插入煤層或煤層插入頂?shù)装逯?，形成巖楔、巖刺、煤刺，隨著進一步揉皺，呈卷曲狀，被煤層包圍，形成脫離夾矸或包卷夾矸等。刺穿構(gòu)造造成煤層分叉、變薄，導致煤層不可采且灰分增大。

（二）斷裂型層滑構(gòu)造

該類層滑構(gòu)造一般斷裂發(fā)育在先，滑動發(fā)育在后，斷裂面就是滑動面，斷裂面發(fā)育于煤層頂板或底板，可以是早期先存的斷裂面，也可以是本期構(gòu)造變形產(chǎn)生的斷裂面。斷裂面演化成滑動面進入軟柔地層后，如煤層、粘土巖、膏鹽層等，傾角變緩逐漸消失于煤層之中，或在煤層中順層滑動一段距離后，與煤層頂板或底板另一條滑動面連接。

按照層滑面切割地層形態(tài)分為底斷頂不斷、頂斷底不斷、頂?shù)捉詳嗳N基本類型，如果根據(jù)多個層滑面組合方式，可將斷裂型分為斜式（或平行式）、“y”與反“y”字形、階梯狀、壘塹式等組合型式。

（三）層滑構(gòu)造的超微結(jié)構(gòu)特征

1、掃描電鏡下結(jié)構(gòu)。層滑面上見有明顯的擦痕，擦痕主要為順層方向，也有弧形彎曲和兩組以上的方向，前者顯示張剪性滑動的特點，后者則可能是在層滑過程中，由于巖楔、巖刺、煤刺等穿刺構(gòu)造，形成多組方向的擦痕特征。此外，層滑面上常見有方解石薄膜。層滑帶內(nèi)碎粉煤發(fā)育，煤呈鱗片狀和粉未狀，顯示構(gòu)造煤的特征。

2、層滑帶內(nèi)煤中礦物異常特征。測試顯示Ca元素含量有高達7%，而在其他部位Ca元素含量幾乎為零。由于在層滑面上方解石表現(xiàn)活躍，可見大量的方解石膜，樣品中的Ca元素主要以方解石存在，且形態(tài)各異。Al、Si元素含量較大，C元素含量很少或幾乎為零，可見少量的Ca、K、Fe等元素。其中，Si的原子百分含量約為Al原子百分含量的兩倍。Si、O元素賦存規(guī)律，其中O的原子百分含量約為Si的原子百分含量的兩倍，可推知Si、O元素在宏觀上主要是以石英形式存在。Na、Cl元素的賦存情況，有一定的晶形。Na、Cl元素原子百分含量接近相等，表明以NaCl形式存在。鹽類礦物的存在可能是該區(qū)層滑構(gòu)造的重要特征。

二、張集礦層滑構(gòu)造的預測探討

（一）根據(jù)構(gòu)造位置進行預測

由于層滑帶往往是斷層和褶皺的伴生產(chǎn)物，層滑多發(fā)生在褶皺過程中煤層底板撓曲部位和斷層上盤局部順煤層滑動部位。這些滑動帶內(nèi)煤層傾角、煤厚變化較異常，由此可確定出層滑帶的位置。

（二）根據(jù)層滑構(gòu)造的展布特征進行預測

根據(jù)張集礦已采區(qū)塊層滑構(gòu)造展布特征，可以幫助我們預測未開采區(qū)塊異常區(qū)展布，主要從以下方面著手：

1、選擇性。多發(fā)育于構(gòu)造復雜的應力集中區(qū)，煤層產(chǎn)狀變化頻繁，煤厚變化顯著，結(jié)構(gòu)復雜，不存在原生結(jié)構(gòu)煤層，大多數(shù)呈鱗片狀或揉皺煤，利用層滑構(gòu)造的選擇性可預測構(gòu)造發(fā)生的范圍。

2、方向性。構(gòu)造形跡沿煤層走向展布或近似煤層走向展布，展布方向與壓扭力即滑行力方向垂直。

3、對應性。構(gòu)造的對應性表現(xiàn)為厚煤帶和薄煤帶常對應出現(xiàn)，開采實踐表明，煤層有變薄則在鄰近區(qū)域就會增厚。

4、等距性。層滑構(gòu)造的出現(xiàn)具有一定的間距性或等距性，異常區(qū)總是每隔一定的距離有一次出現(xiàn)的機會，利用層滑構(gòu)造的等距性可以預測層滑構(gòu)造出現(xiàn)的機會。

（三）根據(jù)層滑構(gòu)造的類型進行預測

根據(jù)張集礦煤層巷道中揭露的層滑構(gòu)造特征，將其劃分為揉皺型層滑構(gòu)造和斷裂性層滑構(gòu)造2大類，每一大類又包含若干小的類型，依據(jù)各類層滑構(gòu)造的鑒定特征，如根據(jù)層內(nèi)揉皺的軸向和傾向、層面擦痕傾伏向的優(yōu)選方位。以及緩傾角順層滑移斷層所切斷的對應斷層的錯向等滑移標志，從而確定其規(guī)模、發(fā)育方向、延展長度及影響帶寬度。預測預報煤層變化情況和對采掘生產(chǎn)的影響程度。

三、結(jié)論

1、張集礦處于陳橋背斜東南傾伏端，小斷層非常發(fā)育，礦區(qū)小斷層主要發(fā)育3個極密點，斷層走向上發(fā)育NW和NE兩個方向，其中走向為280°～290°方向的小斷裂構(gòu)造最為發(fā)育。

2、根據(jù)張集礦井下采掘所揭露的大量層滑現(xiàn)象，按形態(tài)特征可以分為塑性流變型層滑構(gòu)造（揉皺型層滑構(gòu)造）和脆性斷裂性層滑構(gòu)造（斷裂型層滑構(gòu)造）兩大類型。

3、根據(jù)張集礦所處的特殊構(gòu)造位置及層滑構(gòu)造的發(fā)育規(guī)律，提出了張集礦層滑構(gòu)造的初步預測方法：根據(jù)構(gòu)造位置進行預測，根據(jù)層滑構(gòu)造的展布特征進行預測，根據(jù)層滑構(gòu)造的類型進行預測。

參考文獻：

[1]金法禮，姜波.利國礦區(qū)礦井層滑構(gòu)造研究[J].中國礦業(yè)大學學報，2009，28（3）： 273-276.